一种基于数据网格的动态副本管理策略研究

 副本管理是数据网格中的一个研究热点,它能提高网格环境中数据的可获得性和容错性.在对传统数据网格中主流的副本管理技术进行深入研究后,提出了一种基于数据网格的动态副本管理策略,该策略包含能根据文件访问热度自动增加副本的动态副本创建方法、基于GridFTP的副本选择方法和结合副本创建时间、访问次数、副本文件大小的副本置换方法.仿真实验结果表明,当用户对资源的访问具有时间相关性时,提出的动态副本管理策略与OptorSim网格仿真器内置的5种副本管理策略相比有着较大的性能优势.     

一种基于访问趋势的数据网格动态副本创建策略

当前的副本创建策略在选取热点数据时往往没有对访问突变做出反应, 造成副本频繁创建和删除的网格动荡. 针对上述情况, 本文引入文件访问趋势的概念, 提出一种基于访问趋势的数据网格动态副本创建策略(ADRS), ADRS根据历史数据访问情况计算出文件的访问趋势, 然后根据文件的访问趋势决定数据副本的创建和删除. 仿真结果表明, 在随机访问模式下, 对比最近访问最大权重算法(LALW), ADRS能有效地降低数据副本的创建次数, 提高网格副本利用率并且在节点空间有限的情况下不会影响网格的效率     

网格存储中的自适应负载平衡策略

为了优化网格存储的系统性能,针对网格环境中不同存储单元的性能差异,基于文件的访问特点提出一种自适应的负载平衡策略. 通过建立能量模型体现文件访问对存储单元的负载压力;通过与用户访问复合减少负载调整开销;通过创建和回收副本实现数据访问优化. 实验证明,提出的负载平衡策略与传统的磁盘冷却算法相比,请求处理时间和系统吞吐量均有20%左右的提高.     

树型数据网格环境下副本放置算法研究

副本广泛地用于数据网格环境下以减少数据访问代价,降低网络带宽需求,增强容错能力等,但是副本数目受到节点存储能力等因素的限制,副本放置成为副本管理中一个值得研究的问题.文中针对网络带宽受到限制的树型数据网格,在考虑负载均衡的基础上,提出了一种利用动态规划方法求解最优最小可行副本集,然后在此基础上利用折半查找进行k个副本放...     

网格中多副本数据的后向预测调度算法

针对网格环境下追求最快响应时间的多副本数据检索应用,提出了一种调度算法,该算法考虑了数据副本分布状况对负载均衡的影响.在被检索数据的多个子集分布在网格中多个节点,并且以数据子集为单位存在不定数目的副本情况下,给出了一种估算存放副本的网格节点动态负载和延时的方法.基于估算出的这些参数,算法根据对响应时间的计算和对后向任务的预测将任务分配到网格节点.后向预测考虑了网格节点被选中访问其上各个副本的可能性.最后通过仿真程序分析了该算法的性能.     

数据网格中基于效益函数的副本管理策略

通过分析数据网格中几种经典的副本管理策略的特点,针对网格这样一个协作计算的环境,提出了基于效益函数的副本管理策略,构建具有协作涵义的效益函数作为网格节点替换本地数据副本的依据.在网格模拟器OptorSim上进行的模拟实验结果表明:提出的基于效益函数的策略相比于基于经济模型的副本管理策略,在降低网络的利用率、减少带宽和存储资源消耗的同时缩短了系统的响应时间,达到了提高系统性能的目的.论证了该策略对于副本的管理是行之有效的.     

数据网格中复制式数据的一致性维护方法

由于网格环境动态性的特点,网格延迟的不稳定等问题会严重影响数据的可获得性.针对这个问题,采用复制式的数据模型来给予解决.通过在数据网格中维护多个数据副本,用户可以选择其中任意一个进行访问修改.通过将网格服务与数据分离,将数据模型化为线性数据和树型数据,可以支持用户对网格数据的实时修改,并且可以维持多个数据副本的一致性.提出了一个新的时间戳模型,可以支持一个数据副本上的并发操作.本方法是一个无锁的算法,可以满足网格环境下数据的RIC属性.     

IFOG:数据网格上的缓冲索引架构

研究数据网格中快速副本定位和一致性存取问题。基于对数据网格中的副本缓冲、缓冲副本的跟踪、临近副本的感知等问题的关联分析,提出了一种数据网格上的分布式缓冲索引架构(IFOG),并利用该架构有效地实现了快速副本定位和存取算法。模拟试验表明,IFOG架构在快速定位临近副本方面表现出色,极大地改善了数据网格的副本定位服务(RLS)的效率。同时,基于IFOG架构的一致性存取算法能够在不增加副本一致性维护代价的前提下为数据网格应用提供更高的数据访问速度。     

LFU-Min:基于LFU的全局最少使用副本替换策略

在最不经常使用的副本替换策略(LFU)的基础之上,提出了一个基于LFU的副本替换策略(LFU-Min).主要思想是选择在最不经常使用的副本集中选择全局最少使用的副本进行替换.通过使用OptosSim数据网格模拟器对CMS网格的模拟实验,认为在相同的环境下,LFU-Min算法能减少副本复制次数,同时在作业平均时间上也具有较好的性能.     

IFOG: 数据网格上的缓冲索引架构

研究数据网格中快速副本定位和一致性存取问题。基于对数据网格中的副本缓冲、缓冲副本的跟踪、临近副本的感知等问题的关联分析,提出了一种数据网格上的分布式缓冲索引架构(IFOG),并利用该架构有效地实现了快速副本定位和存取算法。模拟试验表明,IFOG架构在快速定位临近副本方面表现出色,极大地改善了数据网格的副本定位服务(RLS)的效率。同时,基于IFOG架构的一致性存取算法能够在不增加副本一致性维护代价的前提下为数据网格应用提供更高的数据访问速度。     

Dynamic replication strategies in data grid

Dynamic data replication is a technique used in data grid environments that helps to reduce access latency and network bandwidth utilization. Replication also increases data availability thereby enhancing system reliability. In this paper we discuss the issues with single-location strategies in large-scale data integration applications, and examine potential multiple-location schemes. Dynamic multiple-location replication is NP-complete in nature. We therefore transform the multiple-location problem into several classical mathematical problems with different parameter settings, to which efficient approximation algorithms apply experimental results indicate that unlike single-location strategies our multiple-location schemes are efficient with respect to access latency and bandwidth consumption, especially when the requesters of a data set are distributed over a large scale of locations.     

网格环境下的高效动态任务调度算法

网格系统具有异构性、动态性和分布性，这使得网格中的任务调度变得十分复杂，要求调度算法具有动态性和自适应性．文中将群体智能技术引入网格的任务调度中，针对一组相互独立的任务调度问题，提出了一种新的动态任务调度算法．该算法利用蜂群与环境的交互模型来实现网格中动态的任务分配；同时根据蜂群的自组织社会层次的概念，解决了算法中出现的竞争问题．实验结果表明，相比于现有的方法，该算法对于网格中的动态环境具有更好的适应性，且调度性能更优．     

多区域互联电网的分散式模糊PID负荷频率控制

为了有效改善多区域互联电网的动态稳定性,提出一种分散式模糊PID负荷频率控制方法.该方法为互联电网每个区域设计一个模糊PID控制器,以区域频率偏差和联络线功率偏差为控制目标,根据区域控制偏差的变化量,运用模糊推理,在线修正PID调节参数,从而控制互联电网快速趋于动态稳定.针对三区域环型互联电网,考虑发电速率的限制,对其负荷扰动和模型参数摄动进行仿真.结果表明:与传统PID算法相比较,所提出的方法具有更强的适应性、鲁棒性及扰动抑制能力,能使系统取得更好的动态控制性能.     

基于WMN的空间接入网络骨干拓扑构造技术

针对空间接入网络在网络拓扑动态变化、传输延迟大等情况下的快速路由问题,提出了基于拓扑构造技术的快速路由方法;空间接入网络通过多跳无线中继接入空间核心网络,根据空间接入点运动可预测的特点,提出基于无线网状网（WMN：Wireless Mesh Networks ）的空间接入网络结构;通过空间接入网络WMN的结构分析,设计了移动骨干拓扑构造算法。该算法只对骨干节点进行泛洪传播,从而减少了控制和路由数据包的数量,能快速构造路由信息,提高了路由建立的效率。     

浮动车与空间网格结合的新增道路自动检测

利用浮动车系统提供的车辆定位数据进行新增道路检测,可有效提高新增道路的检测效率,降低成本。文章提出了浮动车与空间网格结合的新增道路自动检测算法,该方法首先记录车路匹配不成功的浮动车位置数据,得到可表示疑似新增道路的浮动车轨迹点,然后建立起浮动车轨迹点与路网网格之间的对应关系,最后通过网格过滤实现新增道路自动检测。实例验证了该算法的可行性。     

Byzantine Fault-Tolerant Routing for Large-Scale Wireless Sensor Networks Based on Fast ECDSA

Wireless sensor networks are a favorite target of Byzantine malicious attackers because of their limited energy, low calculation capability, and dynamic topology, and other important characteristics. The Byzantine Generals Problem is one of the classical problems in the area of fault tolerance, and has wide application, especially in distributed databases and systems. There is a lot of research in agreement and replication techniques that tolerate Byzantine faults. However, most of this work is not suited to large-scale wireless sensor networks, due to its high computational complexity. By introducing Fast ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm), which can resist timing and energy attacks, and reduce the proportion of verifying signature algorithm to generating signature algorithm to 1.2 times, we propose a new Byzantine fault-tolerant routing algorithm for large-scale wireless sensor networks with double-level hierarchical architecture. In different levels, the algorithm runs different BFT protocols.Theory and simulation results have proved that this algorithm has high security and the number of communication rounds between clusters is reduced by 1/3, which balances the network load. At the same time, the application of Fast ECDSA improves the security level of the network without burdening it.     

Quantum computing in molecular magnets

Shor and Grover demonstrated that a quantum computer can outperform any classical computer in factoring numbers and in searching a database by exploiting the parallelism of quantum mechanics. Whereas Shor's algorithm requires both superposition and entanglement of a many-particle system, the superposition of single-particle quantum states is sufficient for Grover's algorithm. Recently, the latter has been successfully implemented using Rydberg atoms. Here we propose an implementation of Grover's algorithm that uses molecular magnets, which are solid-state systems with a large spin; their spin eigenstates make them natural candidates for single-particle systems. We show theoretically that molecular magnets can be used to build dense and efficient memory devices based on the Grover algorithm. In particular, one single crystal can serve as a storage unit of a dynamic random access memory device. Fast electron spin resonance pulses can be used to decode and read out stored numbers of up to 105, with access times as short as 10-10 seconds. We show that our proposal should be feasible using the molecular magnets Fe8 and Mn12.     

基于隐含QOS-簇映射的分布式自适应副本分布算法

研究了数据网格中数据副本分布与存取的关键问题.基于对动态副本访问模式预测机制的分析,同时考虑QoS,提出“读-复制”和“测试-删除”机制,实现了一种基于隐含QoS-簇映射的分布式自适应副本分布算法(QCMR-DG).模拟试验表明,QCMR-DG算法能够以相当低的代价为数据网格应用提供至少满足各自QoS要求的较高数据存取速率.